當前能源緊缺與環(huán)境污染的問題推動了新能源的開發(fā)利用。燃料電池因其啟動快,噪音小,能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢在氫能的發(fā)展運用中得到了長足的研究進展。其中可用范圍廣泛的聚電解質(zhì)膜燃料電池吸引了眾多實驗室的研究,而質(zhì)子交換膜燃料電池對貴金屬的依賴催生了眾多課題組對成本更低的陰離子交換膜燃料電池的研究。作為陰離子交換膜燃料電池核心組件的陰離子交換膜因而成為了研究的熱點,設(shè)計并制備出具備高機械穩(wěn)定性,高離子傳導(dǎo)率及高堿穩(wěn)定性的陰離子交換膜成為了迫切需求。近年來在機械穩(wěn)定性及離子傳導(dǎo)率方面的研究有了充足的進展,因而堿穩(wěn)定性逐漸成為了研究的重點。在此需求下,各課題組研究出不含雜原子的骨架及氮雜螺環(huán)陽離子具有很高的堿穩(wěn)定性。為了將堿穩(wěn)定的骨架和陽離子進行綜合運用,制備綜合性能優(yōu)異的陰離子交換膜,本文制備了接枝螺環(huán)陽離子的聚聯(lián)苯哌啶膜:1.接枝側(cè)鏈螺環(huán)陽離子的聚聯(lián)苯哌啶膜的研究。這種結(jié)構(gòu)的陰離子交換膜具有優(yōu)異的堿穩(wěn)定性,在長達1400 h的80℃的2 MNaOH溶液的測試環(huán)境下表現(xiàn)出了優(yōu)異的堿穩(wěn)定性。部分接枝的側(cè)鏈螺環(huán)陽離子,可以有效地構(gòu)建微相分離結(jié)構(gòu)以提高膜的離子傳導(dǎo)率。其中PBP-BOP-ASU 8%膜在... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１陰離子交換膜燃料電池工作原理圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ａｎｉｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｕｅｌ?ｃｅｌｌ??

?第一章緒論???寸和足夠的壽命［１５＿１７］。??１．２．２陰離子交換膜的研究進展??陰離子交換膜主要由聚合物骨架和接枝的功能性陽離子基團構(gòu)成。聚合物骨架主??要有：聚苯醚，聚砜，聚醚酮，氫化苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物，聚聯(lián)苯哌啶等［１８？］。??近年來研宄較多的陽離子類型主要為季銨鹽和季燐鹽等，季銨陽離子體積比較小，獲??得了更多的研究［１４，２８，２９］。季銨鹽類陽離子類型主要有：烷基季銨化陽離子，咪唑類陽??離子，橋環(huán)類陽離子，環(huán)狀季銨陽離子，螺環(huán)類季銨陽離子等［３＜）＿３８］。多種多樣的ＡＥＭ??依據(jù)組成的不同，可以大致分為有機膜和有機無機復(fù)合膜，其中有一類組成上為有機??膜，但是構(gòu)造和制備方式和常見的有機類ＡＥＭ有所區(qū)別，本文將這可以自成體系的??一類膜歸類為增強基底膜。近年來常見的骨架和季銨類陽離子的示意圖如圖１－２和圖??１－３所示：??ｃｈ３??ＣＨ３?聚砜??聚苯醚??ＣＦ３??聚醚酮??氫化苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物?聚聯(lián)苯哌啶１??圖１－２常見骨架結(jié)構(gòu)圖示例??Ｆｉｇ．?１－２?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｃｏｍｍｏｎ?ｂａｃｋｂｏｎｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍｓ??３??

?北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文???＼?ｗ?ＵｎＪ??四甲基季?咪唑?＼??按陽離子?陽奸??Ｃ１?ＣＯ??環(huán)狀?螺環(huán)類??陽離子?陽離子??圖１－３常見季銨陽離子結(jié)構(gòu)圖示例??Ｆｉｇ．?１－３?Ｅｘａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?ｃｏｍｍｏｎ?ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ?ａｍｍｏｎｉｕｍ?ｃａｔｉｏｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍｓ??１．２．２．１有機膜??為了制備出高離子傳導(dǎo)率，機械穩(wěn)定及堿穩(wěn)定的ＡＥＭ，眾多課題組在多個方面??進行了研究。影響離子傳導(dǎo)率的因素一般有離子交換容量，水吸收，微觀的親水－疏水??相分離結(jié)構(gòu)等［１４］。提高離子傳導(dǎo)率的方法一般為：（１）適當提高離子交換容量，在一??定范圍內(nèi)，ＡＥＭ的離子傳導(dǎo)率隨離子交換容量的增大而增大，這是因為可以用來傳??導(dǎo)Ｏｆｆ的陽離子位點在增多。值得注意的是過高的離子交換容量會引起過度的水吸收，??從而導(dǎo)致ＡＥＭ內(nèi)陽離子含量的稀釋，反而會導(dǎo)致離子傳導(dǎo)率的降低［３９］。（２）另一種??常用的提高離子傳導(dǎo)率的方法是通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計來構(gòu)建傳導(dǎo)０Ｈ？的離子通道，從微??觀上來看即構(gòu)建親水－疏水微觀相分離結(jié)構(gòu)（３）除此之外，也有一些通過外部場??效應(yīng)改善ＡＥＭ離子傳導(dǎo)率的研究成果［４１］。??Ｔｏｎｇｗｅｎ?Ｘｕ課題組［４２］曾設(shè)計了一種接枝含長脂肪族間隔鏈的雙陽離子的梳狀結(jié)??構(gòu)的ＡＥＭ。其梳狀結(jié)構(gòu)示意圖如圖１－４所示。該ＡＥＭ以聚苯醚為骨架，通過溴代的??方式在骨架上改性出可以接枝叔胺結(jié)構(gòu)小分子的芐基溴位點。所接枝的陽離子為用烷??基完全季銨化的季銨陽離子。雙陽離子結(jié)構(gòu)可以增強側(cè)鏈的親水性，柔性脂肪族間隔??鏈可以增加季銨陽離子的活動性，因而能夠構(gòu)建更好的

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3142785